JPH0229990B2 - GASURYUSOKUSOKUTEIHOHO - Google Patents
GASURYUSOKUSOKUTEIHOHOInfo
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- JPH0229990B2 JPH0229990B2 JP59116621A JP11662184A JPH0229990B2 JP H0229990 B2 JPH0229990 B2 JP H0229990B2 JP 59116621 A JP59116621 A JP 59116621A JP 11662184 A JP11662184 A JP 11662184A JP H0229990 B2 JPH0229990 B2 JP H0229990B2
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、高炉内ガスのような高温で粉塵を多
量に含むガス流速測定方法に関するものである。
更に詳しくは、本発明は、被測定流体中に置かれ
加熱体からの対流熱伝達量から流速を測定するガ
ス流速測定方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a method for measuring the flow rate of gas such as gas in a blast furnace, which is at high temperature and contains a large amount of dust.
More specifically, the present invention relates to a gas flow rate measurement method that measures the flow rate from the amount of convective heat transfer from a heating body placed in a fluid to be measured.
従来より流体の流速測定方法としては、ピトー
管に代表される差圧式や熱線流速計が用いられて
いるが、これらの方法では、高温で粉塵を多量に
含む流体に対しては、測定孔の塞りや熱線の破損
が発生し、測定が困難であつた。
Conventionally, differential pressure methods such as pitot tubes and hot wire anemometers have been used to measure the flow velocity of fluids, but with these methods, it is difficult to measure the flow rate of fluids when measuring high-temperature fluids that contain a large amount of dust. Measurements were difficult due to clogging and damage to the heating wire.
これに対し、特開昭57−106867号、特開昭53−
54072号、特開昭54−118881号等に見られるよう
に、被測定流体中に十分な機械的強度をもつた加
熱体をプローブとして挿入し、加熱体温度をガス
温度に対して一定温度差にコントロールし、加熱
体からの放散伝熱量を加熱体の冷却速度あるいは
加熱体への供給パワーを測定することにより流速
を求めるようにした方法が提案されている。 On the other hand, JP-A-57-106867, JP-A-53-
No. 54072, JP-A-54-118881, etc., a heating element with sufficient mechanical strength is inserted into the fluid to be measured as a probe, and the temperature of the heating element is set to a certain temperature difference with respect to the gas temperature. A method has been proposed in which the amount of heat dissipated from the heating element is controlled and the flow velocity is determined by measuring the cooling rate of the heating element or the power supplied to the heating element.
しかしながら、これらの方法は、測定ガス温度
が400℃以上になると、第11図に示すようにプ
ローブからの放射伝熱量が増加するため、誤差が
大きくなるという問題がある。すなわち、流速に
関係する伝熱量は対流伝達量であり、流速に関係
しない放射伝熱量の増加は測定誤差になつてく
る。 However, these methods have a problem in that when the temperature of the measured gas exceeds 400° C., the amount of radiant heat transferred from the probe increases as shown in FIG. 11, resulting in a large error. That is, the amount of heat transfer that is related to the flow rate is the amount of convective transfer, and an increase in the amount of radiant heat transfer that is not related to the flow rate results in a measurement error.
実際、加熱体を径D、長さLの円柱と仮定する
と、対流伝熱フラツクスQcは、(1)式で表わされ
る。 In fact, assuming that the heating body is a cylinder with a diameter D and a length L, the convective heat transfer flux Q c is expressed by equation (1).
Qc=hA(Ts−Tg) ……(1)
ただし、
Ts=表面温度、Tg=ガス温度
h=k/Df(Re,Pr)対流熱伝達係数
k=境膜熱伝導度、Re=レイノルズ数、
Pr=プラントル数、A=伝熱面積
hの具体的な形は、例えば0.1<Re<103に対し
て
h=k/D(0.35+0.47Re 0.52)Pr 0.3
(化学工学便覧P279)
また、放射伝熱フラツクスについては、(2)式で
表わされる。 Q c = hA (T s − T g ) ...(1) where, T s = surface temperature, T g = gas temperature h = k/Df (Re, Pr) convective heat transfer coefficient k = film thermal conductivity , R e = Reynolds number, P r = Prandtl number, A = heat transfer area The specific form of h is, for example, for 0.1<R e <10 3 h = k/D (0.35 + 0.47R e 0.52 ) P r 0.3 (Chemical Engineering Handbook P279) Also, the radiation heat transfer flux is expressed by equation (2).
QrσAFε(Ts 4−Tg 4) ……(2)
ただし、
σ=ステフアンボルツマン定数
F=形態係数
ε=放射率
ここで、
D=5〓,L=20mm,Ts−Tg=100℃とすると、
Qr/Qc2〜2.5
(Tg=600℃,V=4m/S)
となる。従つて、400℃以上の高温流体の風速を
測定するためには、この放射伝熱誤差を低減させ
なければならない。 Q r σAFε(T s 4 −T g 4 ) ……(2) However, σ = Stephan-Boltzmann constant F = View factor ε = Emissivity Here, D = 5〓, L = 20 mm, T s − T g = 100°C, Q r /Q c 2 to 2.5 (T g = 600°C, V = 4 m/S). Therefore, in order to measure the wind speed of high-temperature fluids of 400°C or higher, it is necessary to reduce this radiation heat transfer error.
他方、放射伝熱効果を除く方法として特開昭48
−66477号が提案されている。この方法は、被測
定流体中の加熱体を2つの異なる温度Ta,Tbに
コントロールするための供給熱量Qa,Qbおよび
加熱体の表面温度Ta,Tbを測定し、対流熱伝達
係数αcを(3)式で計算から求めようとするものであ
る。 On the other hand, as a method to eliminate the radiation heat transfer effect,
−66477 is proposed. This method measures the amount of heat supplied Q a , Q b and the surface temperature T a , T b of the heating body in order to control the heating body in the fluid to be measured at two different temperatures T a , T b . The purpose is to calculate the transfer coefficient α c using equation (3).
αc=σεTa 4−Tb 4/Ta−TbK1+1/AQa−Qb/Ta−T
bK2……(3)
この方法の欠点としては次の点が挙げられる。 α c =σεT a 4 −T b 4 /T a −T b K 1 +1/AQ a −Q b /T a −T
b K 2 ...(3) The disadvantages of this method include the following points.
1つの測定に対し2つの温度Ta,Tbを設定
し、熱平衡状態から各データQa,Qb,Ta,Tb
を測定する必要があり、測定時間が大きくな
る。 Two temperatures T a and T b are set for one measurement, and each data Q a , Q b , T a , T b is calculated from the thermal equilibrium state.
needs to be measured, which increases the measurement time.
加熱体の表面温度の絶体値Ta,Tbを正確に
測定する必要があるが、高温下で放射伝熱の影
響を受けず加熱体表面温度を正確に測定するこ
とは実際上難かしい。放射の影響を最小にする
ためには細い熱電対を使用する必要があるが、
この場合耐久性に問題が生ずる。 It is necessary to accurately measure the absolute values T a and T b of the surface temperature of the heating element, but it is practically difficult to accurately measure the surface temperature of the heating element without being affected by radiant heat transfer at high temperatures. . Although it is necessary to use thin thermocouples to minimize radiation effects,
In this case, a problem arises in durability.
(3)式中に、正確な値の評価が困難な放射率ε
が直接入つていること、補正係数K1,K2の評
価方法が明確でない。 In equation (3), emissivity ε is difficult to evaluate accurately.
are directly included, and the method for evaluating the correction coefficients K 1 and K 2 is not clear.
本発明は、このような従来技術における問題点
や欠点に鑑みてなされたもので、その目的は、放
射熱伝達量を低減させ、被測定ガスの温度が400
℃以上の高温度であつても、正確な流速測定を行
なうことのできる方法を実現しようとするもので
ある。
The present invention was made in view of the problems and shortcomings of the prior art, and its purpose is to reduce the amount of radiant heat transfer and to reduce the temperature of the gas to be measured by 400°C.
The aim is to realize a method that can accurately measure flow velocity even at temperatures as high as 0.degree. C. or higher.
このような目的を達成するための本発明方法
は、加熱ヒータと第1の測温センサーとを内蔵し
た加熱体プローブ、加熱ヒータと第2の測温セン
サーとを内蔵し前記加熱体プローブを部分的に2
重構造となるように囲んだ外側放射シールド体、
第1の測温センサーからの信号と第2の測温セン
サーからの信号を入力し外側放射シールド体の温
度を内側加熱体プローブの温度に等しくなるよう
に各加熱体に与える電力量を制御するコントロー
ル手段とを具備した点に構成上の特徴がある。
The method of the present invention for achieving such objects includes: a heating probe having a built-in heater and a first temperature sensor; a heating probe having a built-in heater and a second temperature sensor; Target 2
An outer radiation shield body surrounded by a heavy structure,
A signal from the first temperature sensor and a signal from the second temperature sensor are input to control the amount of power given to each heating element so that the temperature of the outer radiation shield body becomes equal to the temperature of the inner heating element probe. The structure is characterized by the fact that it is equipped with a control means.
第1図は、本発明の実施例を説明するための構
成説明図である。図において、1は加熱体プロー
ブで、この中に、加熱ヒータ11と、第1の測温
センサー12とを内蔵している。2は加熱体プロ
ーブ1を部分的に囲んで2重構造となるように設
置した外側放射シールド体で、この中に、加熱ヒ
ータ21と、第2の測温センサー22とを内蔵し
ている。3は第1の測温センサー12からの信号
と、第2の測温センサー22からの信号とを入力
し、放射シールド体2の温度(t2)を、加熱体プ
ローブ1の温度(t1)に等しくなるように各加熱
体に与える電力量を制御するコントローラ、4は
プローブの加熱、冷却特性(例えば冷却時定数)
から被測定ガスの流速を求めそれを指示する演算
指示計である。
FIG. 1 is a configuration explanatory diagram for explaining an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a heating probe in which a heater 11 and a first temperature sensor 12 are built. Reference numeral 2 denotes an outer radiation shield body installed so as to partially surround the heating body probe 1 so as to have a double structure, and a heater 21 and a second temperature sensor 22 are housed in this outer radiation shield body. 3 inputs the signal from the first temperature sensor 12 and the signal from the second temperature sensor 22, and calculates the temperature (t 2 ) of the radiation shield body 2 and the temperature (t 1 ) of the heating body probe 1. ), 4 is the heating and cooling characteristics of the probe (e.g. cooling time constant).
This is a calculation indicator that determines the flow velocity of the gas to be measured and indicates it.
本発明に係る方法においては、外側放射シール
ド体2の表面温度(t2)を内側加熱体プローブ1
の表面温度(t1)と同じにコントロールするもの
で、これによつて、内側加熱体プローブ1からの
放射伝熱量を低減して、放射伝熱による測定誤差
を所望する誤差内に抑える点に特徴がある。以
下、この点について説明する。 In the method according to the present invention, the surface temperature (t 2 ) of the outer radiation shield body 2 is determined by the inner heating element probe 1
The temperature is controlled to be the same as the surface temperature (t 1 ) of the inner heating element probe 1, thereby reducing the amount of radiant heat transfer from the inner heating element probe 1 and keeping the measurement error due to radiant heat transfer within the desired error. It has characteristics. This point will be explained below.
2重構造プローブの放射伝熱フラツクスQr,w
は、反射を考慮したHottelの直接交換面積の概
念から、第1図を参考にして(4)式で表わされる。 Radiation heat transfer flux Q r,w of double structure probe
is expressed by Equation (4) based on the concept of Hottel's direct exchange area, which takes reflection into account, with reference to Figure 1.
Qr,w=12〓(T1 4−T2 4)
+13〓(T1 4−Tg 4 ……(4)
従つて、T1=T2とすれば、(4)式は(5)式の通り
となる。 Q r,w = 12 〓(T 1 4 −T 2 4 ) + 13 〓(T 1 4 −T g 4 ...(4) Therefore, if T 1 = T 2 , equation (4) becomes ( 5) The formula is as follows.
Qr,w=13〓(T1 4−Tg 4) ……(5)
ここで、
13
=F(F12,F13,F23,ε1,ε2,A1,A2)
Fij=面i,jの形態係数
εi=面iの放射率
Ai=面iの伝熱面積
T1=プローブの温度
Tg=ガス温度
Qr,w=シールドがある場合の放射伝熱フラツク
ス
いま、第1図において、外側放射シールド体2
に設けられている被測定ガスが流入、流出する開
口部20の開口面積を小さくすれば、形態係数
F13,F23は小さくなり、放射伝熱フラツクスは対
流伝熱フラツクスQcに比較して無視しうるほど
小さくできる。この場合、表面温度T1,T2を等
しくすればよく、必ずしも表面温度の絶対値を測
定する必要はない。 Q r,w = 13 〓 (T 1 4 − T g 4 ) ...(5) Here, 13 = F (F 12 , F 13 , F 23 , ε 1 , ε 2 , A 1 , A 2 ) F ij = View factor of surfaces i, j ε i = Emissivity of surface i A i = Heat transfer area of surface i T 1 = Probe temperature T g = Gas temperature Q r,w = Radiation heat transfer with shield Flux Now, in Figure 1, the outer radiation shield body 2
By reducing the opening area of the opening 20 through which the gas to be measured flows in and out, the view factor can be reduced.
F 13 and F 23 become small, and the radiation heat transfer flux can be made negligibly small compared to the convective heat transfer flux Q c . In this case, it is sufficient to make the surface temperatures T 1 and T 2 equal, and it is not necessarily necessary to measure the absolute value of the surface temperatures.
第2図は本発明を実施するための装置の要部の
構成例を示す斜視図、第3図はその断面図であ
る。この実施例においては、内側の加熱体プロー
ブ1および外側シールド体2を、いずれも等しい
線径dの線状加熱体をコイル状に巻き、その巻径
をそれぞれ2・R1,2・R2、巻き長さをHにし
て、同心円筒状に固定設置したものである。ま
た、外側シールド体2の外側に、更に温度コント
ロールなしの放射シールド円筒5を設置したもの
である。この放射シールド円筒5は、外側シール
ド体2の放射伝熱量をできるだけ低減する役目を
している。 FIG. 2 is a perspective view showing an example of the configuration of essential parts of an apparatus for carrying out the present invention, and FIG. 3 is a sectional view thereof. In this embodiment, the inner heating body probe 1 and the outer shield body 2 are both wound with wire heating bodies having the same wire diameter d, and the winding diameters are 2·R 1 and 2·R 2 , respectively. , with a winding length of H, fixedly installed in a concentric cylindrical shape. Further, a radiation shield cylinder 5 without temperature control is further installed outside the outer shield body 2. This radiation shield cylinder 5 serves to reduce the amount of radiation heat transfer to the outer shield body 2 as much as possible.
第4図は、第2図において、内側の加熱体プロ
ーブ1および外側シールド体2を構成している線
状加熱体の側面図、第5図はその断面図である。
この線状加熱体は、シースヒータ61および測温
センサーとしてのシース熱電対62を内蔵し、こ
れらの周囲にMgOを充填させたシース構造とな
つており、耐久性を確保している。なお、熱伝対
62の温度接点(測温部)63は、対称性等を考
慮して中央部付近に位置している。 FIG. 4 is a side view of the linear heating body that constitutes the inner heating element probe 1 and the outer shield body 2 in FIG. 2, and FIG. 5 is a sectional view thereof.
This linear heating body incorporates a sheath heater 61 and a sheath thermocouple 62 as a temperature sensor, and has a sheath structure in which MgO is filled around these to ensure durability. Note that the temperature contact point (temperature measurement part) 63 of the thermocouple 62 is located near the center in consideration of symmetry and the like.
内側加熱プローブ1と、外側放射シールド体2
とを、いずれも、このような構造の線状加熱体を
用いて構成すると、次のような利点が生ずる。 Inner heating probe 1 and outer radiation shield body 2
If both of these are constructed using a linear heating body having such a structure, the following advantages will occur.
内側プローブ1と外側シールド体2の時定数
を巻き径にかかわらず等しくでき、長さHをわ
ずかに変えることにより、外側シールド体2の
時定数を内側プローブ1のそれより多少小さく
することが可能である。このように設定するこ
とにより、外側シールド体2の温度コントロー
ルを加熱のみで内側プローブ1の温度に追随さ
せることができる。 The time constants of the inner probe 1 and the outer shield body 2 can be made equal regardless of the winding diameter, and by slightly changing the length H, the time constant of the outer shield body 2 can be made somewhat smaller than that of the inner probe 1. It is. By setting in this way, the temperature control of the outer shield body 2 can be made to follow the temperature of the inner probe 1 only by heating.
一定電流を流すことにより内側プローブ1及
び外側シールド体2の内部温度分布を同じくす
ることができ、表面温度Tsを内部温度で精度
よく管理できる。 By flowing a constant current, the internal temperature distributions of the inner probe 1 and the outer shield body 2 can be made the same, and the surface temperature T s can be accurately controlled by the internal temperature.
第2図及び第3図に示す構造において、外側シ
ールド体2の温度(t2)を内側加熱体プローブ1
の温度(t1)と等しくなるように制御すると、内
側加熱体プローブ1からの放射伝熱量Qr,wは、(6)
式で表わせる。 In the structure shown in FIGS. 2 and 3, the temperature (t 2 ) of the outer shield body 2 is determined by the inner heating element probe 1.
If the temperature is controlled to be equal to the temperature (t 1 ) of
It can be expressed by a formula.
Qr,w=1g(F11,F14,F23,F25,
F33,F35,ε,εs,A1,A1′,A2)
σ(T4−Tg 4) ……(6)
他方、シールドがない場合の放射伝熱量Qr,w/p
は、(7)式となる。Q r,w = 1g (F 11 , F 14 , F 23 , F 25 , F 33 , F 35 , ε, ε s , A 1 , A 1 ′, A 2 ) σ(T 4 −T g 4 ) … …(6) On the other hand, the amount of radiant heat transfer Q r,w/p when there is no shield
becomes equation (7).
Qr,w/p=1g(F11,F14,A1,A1′,A2,ε)
σ(T4−Tg 4) ……(7)
ここで、形態係数Fijは、AiFij=AiFji,
〓i
Fij=
1(閉空間)の関係をもち、パラメータR2/R1,
H/R1の関数であつて、計算で求めることが可
能である。 Q r,w/p = 1g (F 11 , F 14 , A 1 , A 1 ′, A 2 , ε) σ (T 4 −T g 4 ) ……(7) Here, the view factor F ij is A i F ij = A i F ji , 〓 i F ij =
1 (closed space), and the parameters R 2 /R 1 ,
It is a function of H/R 1 and can be determined by calculation.
ここで、Qr,w,Qr,w/pを具体的に求めると(8)式
及び(9)式の通りとなる。 Here, when Q r,w and Q r,w/p are specifically determined, they are as shown in equations (8) and (9).
Qr,w=A2ε{F25〔1−(1−εs)F33〕+(1
−εs)F23・F35/1−(1−εs)F33−(1−ε)(
1−εs)F32・F23
+2A′1/A2+(A1/A2)F14/1−(1−ε)
F11}σ(T4−Tg 4)……(8)
Qr,w/p=A2ε{1+2A′1/A2+(A1/A2)F14/
1−(1−(1−ε)F11}σ(T4−Tg 4)……(9)
ここで、
F14=A4/A1{√2−4−(X−2)}
F11=1+(A4/A1){√2−4−(X−2)}
X=2+H/R1−d
F32=1/R−1/πR{cos-1(B/A)−1/2L〔
√(+2)2−(2)2・cos-1(B/RA+Bsin-1(1
/R−πA/2〕}
F35=1−F32−F33
F23=(A3/A2)F32
F25=1−F23
R≡R2/R1,L≡H/R1,A=L2
+R2−1,B=L2−R2+1
である。 Q r,w =A 2 ε{F 25 [1−(1−ε s )F 33 ]+(1
−ε s )F 23・F 35 /1−(1−ε s )F 33 −(1−ε)(
1−ε s )F 32・F 23 +2A′ 1 /A 2 +(A 1 /A 2 )F 14 /1−(1−ε)
F 11 }σ(T 4 −T g 4 )……(8) Q r,w/p =A 2 ε{1+2A′ 1 /A 2 +(A 1 /A 2 )F 14 /
1−(1−(1−ε)F 11 }σ(T 4 −T g 4 )……(9) Here, F 14 =A 4 /A 1 {√ 2 −4−(X−2)} F 11 =1+(A 4 /A 1 ) {√ 2 −4−(X−2)} X=2+H/R 1 −d F 32 =1/R−1/πR {cos −1 (B/A) -1/2L [
√(+2) 2 −(2) 2・cos -1 (B/RA+Bsin -1 (1
/R−πA/2〕} F 35 = 1-F 32 -F 33 F 23 = (A 3 /A 2 )F 32 F 25 = 1-F 23 R≡R 2 /R 1 , L≡H/R 1 , A = L 2 +R 2 −1, B=L 2 −R 2 +1.
第6図は、パラメータR≡R2/R1と、L≡
H/R1について、放射伝熱低減効果(Qr,w/Qr,w/p)を
示した線図である。ここでは、いずれも放射率εs
=ε0.5を仮定したものであつて、2重シールドタ
イプより20%〜50%に放射伝熱量を低減できるこ
とが分かる。 Figure 6 shows the parameters R≡R 2 /R 1 and L≡
It is a diagram showing the radiation heat transfer reduction effect (Q r,w /Q r,w/p ) for H/R 1 . Here, both emissivity ε s
= ε0.5, and it can be seen that the amount of radiant heat transfer can be reduced by 20% to 50% compared to the double shield type.
第7図は、2重シールドタイプの放射伝熱フラ
ツクスと対流伝熱フラツクスの比を示す線図であ
る。ここで、例えばガス温度600℃の場合、R≡
R2/R1=1.5,L=H/R1=6の設定すれば、
Qr,w/Qcを10%以下にできることが分かる。ま
た、放射率に関しては、内側プローブの放射率ε
は小さければ小さいほど、外側放射シールドの放
射率εsは大きければ大きいほど放射シールド効果
が大きいと言える。 FIG. 7 is a diagram showing the ratio of radiant heat transfer flux and convective heat transfer flux in the double shield type. Here, for example, if the gas temperature is 600℃, R≡
If you set R 2 /R 1 = 1.5, L = H / R 1 = 6,
It can be seen that Q r,w /Q c can be reduced to 10% or less. Also, regarding the emissivity, the emissivity of the inner probe ε
It can be said that the smaller is the radiation shielding effect, and the larger the emissivity ε s of the outer radiation shield is, the greater the radiation shielding effect is.
第8図は、本発明により風速測定を行なうため
の電気的な接続図である。コントローラ3は、電
流コントロール回路31、切換スイツチSp及び
100V電源に接続されているスライダツク32で
構成されている。また、演算指示回路4は、被測
定ガスの温度(Tg)に関連した信号及び加熱体
プローブ1の温度(T1)に関連した信号、外側
放射シールド体2の温度(T2)に関連した信号
を入力するバイアス回路41と、このバイアス回
路41からの各信号を入力し、所定の演算を行な
いそれを記録するレコーダ42で構成されてい
る。 FIG. 8 is an electrical connection diagram for measuring wind speed according to the present invention. The controller 3 includes a current control circuit 31, a changeover switch S p and
It consists of a slider 32 connected to a 100V power supply. The calculation instruction circuit 4 also outputs a signal related to the temperature of the gas to be measured (T g ), a signal related to the temperature of the heating element probe 1 (T 1 ), and a signal related to the temperature of the outer radiation shield 2 (T 2 ). It is comprised of a bias circuit 41 that inputs the signals from the bias circuit 41, and a recorder 42 that inputs each signal from the bias circuit 41, performs a predetermined calculation, and records it.
この接続図において、はじめに切換スイツチSp
を接点a側に接続し、内側加熱体プローブ1の温
度及び外側放射シールド体2の温度を、いずれも
被測定ガスの温度(Tg)よりも一定温度だけ高
く加熱する。そして、所定温度(Tn=Tg+ΔT)
に達した時点で、切換スイツチSpを接点b側に接
続し、電流コントロール回路31によつて、外側
放射シールド体2の温度のみを、内側プローブ1
の温度に追随するように温度制御を行なう。 In this connection diagram, first select the selector switch S p
is connected to the contact a side, and the temperature of the inner heating body probe 1 and the temperature of the outer radiation shield body 2 are both heated to a certain temperature higher than the temperature (T g ) of the gas to be measured. Then, the predetermined temperature (T n = T g + ΔT)
When the temperature reaches the temperature of
Temperature control is performed to follow the temperature of
第9図は、本発明の方法におけるプローブの加
熱、冷却曲線を示した線図である。なお、この図
で時間(t)は矢印に示すように右側から左側に
経過している。この例では、プローブの冷却過程
の時定数を測定して流速を求めるものであり、測
温センサとしては、CA熱電対を使用している。
CA熱電対出力Vは、0℃〜1000℃の範囲で±1
%の精度で温度と線形関係にあり、それ故に、放
射伝熱を無視すれば、(10)式で表わされる。 FIG. 9 is a diagram showing the heating and cooling curves of the probe in the method of the present invention. Note that in this figure, time (t) passes from the right side to the left side as shown by the arrow. In this example, the flow velocity is determined by measuring the time constant of the cooling process of the probe, and a CA thermocouple is used as the temperature sensor.
CA thermocouple output V is ±1 in the range of 0℃ to 1000℃
It has a linear relationship with temperature with an accuracy of %, and therefore, if radiation heat transfer is ignored, it can be expressed by equation (10).
V=Vg+(Vn−Vg)e -t/〓 ……(10)
1/τ=A/HMeh,h=f(v)
ただし、
τ=時定数(sec)Vn=加熱最高出力(mV)
Vg=ガス温度出力(mV),HMe=プローブ等
価熱容量(kcal/℃),t=時間(sec)
従つて、冷却時定数τと流速vの関係をあらか
じめキヤリブレーシヨンすれば、τを測定して流
速vを求めることができる。 V=V g + (V n −V g ) e -t/ 〓 ……(10) 1/τ=A/HMeh, h=f(v) However, τ=time constant (sec)V n =maximum heating Output (mV) V g = gas temperature output (mV), HMe = probe equivalent heat capacity (kcal/℃), t = time (sec) Therefore, if the relationship between the cooling time constant τ and the flow velocity v is calibrated in advance, , τ can be measured to determine the flow velocity v.
第9図の線図から明らかなように、外側放射シ
ールド体2の温度(t2)は、冷却過程において、
温度コントロールなしでも内側加熱体プローブ1
の温度(t1)とほぼ同様の冷却特性を示すが、温
度コントロールを行なうことによつて、放射伝熱
低減効果が向上する。 As is clear from the diagram in FIG. 9, the temperature (t 2 ) of the outer radiation shield body 2 changes during the cooling process.
Inner heating element probe 1 even without temperature control
The cooling characteristics are almost the same as the temperature (t 1 ), but the effect of reducing radiant heat transfer is improved by controlling the temperature.
なお、この例では、冷却時定数を測定して流速
vを求める場合を例示したが、プローブの温度を
Vnaxに保つための供給電力を測定して、流速v
を求めるようにしてもよい。 Note that in this example, the flow velocity v is determined by measuring the cooling time constant, but if the temperature of the probe is
Measure the power supply to keep the flow rate at V nax .
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第11図は、単独プローブを用いた従来装置
(D=5〓、長さ20mmの円柱プローブ)における流
速vと時定数τの関係を示す線図である。ガス温
度が400℃を越えると、放射伝熱による冷却効果
が顕著になり誤差が大きくなつている。 FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the flow velocity v and the time constant τ in a conventional device using a single probe (D=5〓, 20 mm length cylindrical probe). When the gas temperature exceeds 400℃, the cooling effect due to radiant heat transfer becomes noticeable and the error increases.
第10図は、本発明に係る装置(第2図に示す
構造もので、線型3.2%、内側加熱体プローブ1
の巻き径2R1=16.4〓、外側シールド巻き径2R2=
24〓、巻き長さH=35.2mm、放射シールド円筒内
径50〓、肉厚2mm)における流速vと時定数τの
関係を示す線図である。この線図から明らかなよ
うに、本発明の装置によるものは、流速vと時定
数τの関係は、200〜600℃の間で10%以下の変動
に抑えられている。 FIG. 10 shows an apparatus according to the present invention (with the structure shown in FIG. 2, linear type 3.2%, inner heating body probe 1).
Winding diameter 2R 1 = 16.4〓, outer shield winding diameter 2R 2 =
24〓, winding length H = 35.2 mm, radiation shield cylinder inner diameter 50〓, wall thickness 2 mm) is a diagram showing the relationship between flow velocity v and time constant τ. As is clear from this diagram, in the apparatus of the present invention, the relationship between the flow velocity v and the time constant τ is suppressed to fluctuations of 10% or less between 200 and 600°C.
なお、上記の実施例において、外側放射シール
ド体2の放射率εsを特殊塗料等を施すことによつ
て大きくすれば、放射伝熱低減率を更に向上させ
ることができる。 In the above embodiment, if the emissivity ε s of the outer radiation shield body 2 is increased by applying a special paint or the like, the radiation heat transfer reduction rate can be further improved.
以上説明したように、本発明によれば、放射伝
熱量を低減することができ、被測定ガスの温度が
400℃以上の高温度であつても、正確な流速測定
を行なうことのできるガス流速測定方法を実現す
ることができる。
As explained above, according to the present invention, the amount of radiant heat transfer can be reduced, and the temperature of the gas to be measured can be reduced.
It is possible to realize a gas flow velocity measurement method that can accurately measure flow velocity even at high temperatures of 400° C. or higher.
第1図は、本発明方法を実施するための装置の
一例を示す構成説明図、第2図はその要部(プロ
ーブ)の斜視図、第3図はその縦方向断面図、第
4図は第2図において加熱体プローブ1及び外側
シールド体2を構成する線状加熱体の側面図、第
5図はその断面図、第6図は本発明における放射
伝熱低減効果を示す線図、第7図は本発明におけ
る放射伝熱フラツクスと対流伝熱フラツクスの比
を示す線図、第8図は風速測定のための電気的接
続図、第9図はプローブの加熱、冷却曲線を示し
た線図、第10図は本発明方法による特性を示す
線図、第11図は従来方法の特性を示す線図であ
る。
1……加熱体プローブ、11,21……加熱ヒ
ータ、2……外側放射シールド体、12,22…
…測温センサー、3……コントロール手段、4…
…演算指示計。
FIG. 1 is a configuration explanatory diagram showing an example of an apparatus for carrying out the method of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of its main part (probe), FIG. 3 is a longitudinal sectional view thereof, and FIG. FIG. 2 is a side view of the linear heating body constituting the heating body probe 1 and the outer shield body 2, FIG. 5 is a cross-sectional view thereof, and FIG. Figure 7 is a line diagram showing the ratio of radiant heat transfer flux and convective heat transfer flux in the present invention, Figure 8 is an electrical connection diagram for wind speed measurement, and Figure 9 is a line diagram showing the heating and cooling curves of the probe. 10 is a diagram showing the characteristics according to the method of the present invention, and FIG. 11 is a diagram showing the characteristics according to the conventional method. 1... Heating body probe, 11, 21... Heating heater, 2... Outer radiation shield body, 12, 22...
...Temperature sensor, 3... Control means, 4...
...Arithmetic indicator.
Claims (1)
た加熱体プローブと、加熱ヒータと第2の測温セ
ンサーとを内蔵し前記加熱体プローブを内側にし
て当該加熱体プローブを部分的に2重構造となる
ように囲んだ外側放射シールド体とを有し、前記
第1の測温センサーからの信号と前記第2の測温
センサーからの信号を入力して前記外側放射シー
ルド体の温度を前記加熱体プローブの温度に等し
くなるように各加熱ヒータに与える電力量を制御
することを特徴とするガス流速測定方法。1 A heating element probe with a built-in heater and a first temperature sensor; a heating element probe with a built-in heating heater and a second temperature sensor, with the heating element probe inside, and the heating element probe partially double-layered; and an outer radiation shield body surrounding the outer radiation shield body so that the temperature of the outer radiation shield body is measured by inputting a signal from the first temperature sensor and a signal from the second temperature sensor. A gas flow rate measuring method characterized by controlling the amount of electric power given to each heater so that the temperature is equal to the temperature of a heating element probe.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59116621A JPH0229990B2 (en) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | GASURYUSOKUSOKUTEIHOHO |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60260859A JPS60260859A (en) | 1985-12-24 |
JPH0229990B2 true JPH0229990B2 (en) | 1990-07-03 |
Family
ID=14691716
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ITBO20120487A1 (en) * | 2012-09-17 | 2014-03-18 | Magneti Marelli Spa | METHOD OF CONTROL OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
ITBO20120486A1 (en) * | 2012-09-17 | 2014-03-18 | Magneti Marelli Spa | ESTIMATE METHOD OF EXHAUST GAS FLOW RATE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
EP2708726B1 (en) * | 2012-09-17 | 2021-03-17 | Magneti Marelli S.p.A. | Method for estimating the exhaust gas flow rate for an internal combustion engine |
-
1984
- 1984-06-08 JP JP59116621A patent/JPH0229990B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPS60260859A (en) | 1985-12-24 |
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